汽車(chē)防撞梁總成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2017-02-27  by:CAE仿真在線(xiàn)  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

汽車(chē)車(chē)身前后防撞梁系統(tǒng)是汽車(chē)被動(dòng)安全系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,其作用是汽車(chē)在發(fā)生低速碰撞時(shí)(一般是15KM/h以下),吸能盒被壓潰而吸收能量,從而可以避免撞擊力對(duì)車(chē)身前后重量的傷害,降低維修成本;在高速偏置碰撞中,汽車(chē)防撞梁可以有效的將撞擊力通過(guò)前縱梁對(duì)保護(hù)翼子板,散熱器,發(fā)動(dòng)機(jī)罩和燈具等部件起著一定作用,后橫梁則可以減少行李艙,尾門(mén),后燈具等部件的傷害。

1.防撞梁總成設(shè)計(jì)要求

車(chē)身防撞梁總成是保存時(shí)上相對(duì)獨(dú)立的總成,能夠降低車(chē)輛低速碰撞后的維修成本,能夠提高車(chē)輛的安全性和經(jīng)濟(jì)性以及行人保護(hù),同時(shí)在汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要滿(mǎn)足下列基本要求。

• 汽車(chē)防撞梁的設(shè)計(jì)必須符合相應(yīng)的法規(guī)要求:汽車(chē)前、后端保護(hù)裝置《GB 17354》和行人保護(hù)法規(guī)《GB/T 24550》;

• 汽車(chē)防撞梁的合理選擇斷面結(jié)構(gòu),保證汽車(chē)防撞梁要有良好的強(qiáng)度和剛度,并且強(qiáng)度和剛度要分配均勻。

• 合理選擇加工工藝方式:成本相差較大,各有優(yōu)缺點(diǎn),但在整車(chē)中體現(xiàn)的效果也有明顯不同,熱成型將是未來(lái)的發(fā)展形勢(shì),并且隨著后期技術(shù)的不斷提升及大批量生產(chǎn),其制造成本會(huì)大幅度下降:

• 與周邊零部件搭接合理,防止與周邊零部件間隙過(guò)小或干涉;

• 控制對(duì)散熱器迎風(fēng)面積的影響;

• 要滿(mǎn)足相關(guān)零部件的安裝性能要求,如前碰傳感器,拖車(chē)鉤等。

• 合理布局吸能盒壓潰槽,保證吸能盒足夠長(zhǎng)度,保證吸能盒理想的壓潰變形狀態(tài)。
  

汽車(chē)防撞梁總成結(jié)構(gòu)形式:

車(chē)身汽車(chē)防撞梁總成一般由汽車(chē)防撞梁本體,兩側(cè)吸能盒和安裝板及一些安裝用支架組成,汽車(chē)防撞梁本體要求屈服強(qiáng)度比較高,這樣才能有效的承載撞擊力,并有效的分散給整個(gè)車(chē)身,而兩側(cè)的吸能盒屈服強(qiáng)度要求比較低,這樣在低速碰撞時(shí)能有效的吸收能量,盡可能減小對(duì)縱梁的損害,從而減小維修成本,汽車(chē)防撞梁個(gè)零件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,汽車(chē)防撞梁本體與吸能盒,吸能盒和安裝板一般采用熔焊方式焊接而成。

2.汽車(chē)防撞梁本體

汽車(chē)防撞梁本體主要是冷沖壓成型,熱沖成型和滾壓成型三種加工方式,不同的加工方式對(duì)于的汽車(chē)防撞梁材料,斷面結(jié)構(gòu)不盡相同。

3.吸能盒和安裝板

前汽車(chē)防撞梁吸能盒多為盒型結(jié)構(gòu),其盒體的四面根據(jù)CAE模擬分析設(shè)計(jì)多條凹凸壓潰槽,保證車(chē)輛在碰撞過(guò)程中,吸能盒能按照預(yù)定的壓縮模式來(lái)吸引撞擊力,一般吸能盒與安裝板焊接成一體,在于汽車(chē)防撞梁本體連接。

一般厚汽車(chē)防撞梁總成性能要求,沒(méi)有錢(qián)汽車(chē)防撞梁嚴(yán)格,汽車(chē)防撞梁本體多采用半封閉結(jié)構(gòu),加上后部空間的限制,多數(shù)都不涉及吸能盒,或者吸能盒設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單同時(shí)與安裝板做成一個(gè)零件。

汽車(chē)防撞梁總成設(shè)計(jì)

4. 汽車(chē)防撞梁總成的位置

前汽車(chē)防撞梁總成位于白車(chē)身前端,前保險(xiǎn)杠內(nèi)部,前大燈下方,兩側(cè)與前縱梁想連接,后汽車(chē)防撞梁總成位于白車(chē)身后端,后保險(xiǎn)杠內(nèi)部,后大燈下方,兩側(cè)與后縱梁想連接,

汽車(chē)防撞梁的高度位置是根據(jù)保險(xiǎn)桿造型,車(chē)身強(qiáng)度,前后縱梁的高度來(lái)綜合評(píng)定的,并沒(méi)有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還要考慮相容性原理,當(dāng)兩輛車(chē)方式碰撞時(shí),不合適的汽車(chē)防撞梁高度計(jì)保護(hù)不了自身,還會(huì)對(duì)對(duì)方車(chē)輛造成巨大傷害。一般轎車(chē)汽車(chē)防撞梁的設(shè)計(jì)高度為400-500mm,如果太高了,這會(huì)對(duì)C-NCAP等相關(guān)碰撞試驗(yàn)的成績(jī)?cè)斐捎绊?太低了,起不到保護(hù)前散熱器,發(fā)動(dòng)機(jī)罩,尾門(mén)和燈具等部件的作用。

前汽車(chē)防撞梁

4.2 汽車(chē)防撞梁總成的材料選擇

汽車(chē)防撞梁的材料對(duì)總成強(qiáng)度和剛度起著關(guān)鍵性作用,加上汽車(chē)防撞梁的結(jié)構(gòu),-加工成型方式對(duì)材料要求也不同,根據(jù)汽車(chē)防撞梁總成的作用,汽車(chē)防撞梁本體要求屈服強(qiáng)度比較高,通常選用高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度板,吸能要求屈服強(qiáng)度比較低,通常懸屈服強(qiáng)度較低一些不同鋼板,如H220YD+Z,HC260YD+Z等,通常安裝板的材料屈服強(qiáng)度要比吸能盒稍高一些,如H380LAD+Z等,當(dāng)然,汽車(chē)防撞梁各零件的材料選用還需要工藝,CAE部分分析驗(yàn)證認(rèn)可,要合理控制制造成本,慎重選用個(gè)零件材料。

4.3 汽車(chē)防撞梁總成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

-汽車(chē)防撞梁的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先主斷面后具體結(jié)構(gòu),先周邊布置設(shè)計(jì)后內(nèi)部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),先汽車(chē)防撞梁本體后吸能盒和安裝板的原則。

4.3.1汽車(chē)防撞梁本體設(shè)計(jì): (快速回復(fù)本帖即可了解更多關(guān)于汽車(chē)防撞梁設(shè)計(jì)介紹)

前保外表面CAS,前端冷凝系統(tǒng)邊界以及縱梁位置確定了,就可以初步布置汽車(chē)防撞梁,再根據(jù)實(shí)際空間的大小,車(chē)型等級(jí),車(chē)身重量等要求。并參考標(biāo)桿車(chē)的汽車(chē)防撞梁,開(kāi)始確定汽車(chē)防撞梁截面大小,吸能盒長(zhǎng)度,汽車(chē)防撞梁的工藝成型方式,并進(jìn)行主斷面草圖的設(shè)計(jì),主斷面開(kāi)始階段,在沿著Y平面等距離平行平面繪制等截面汽車(chē)防撞梁本體主斷面,確定汽車(chē)防撞梁本體軌跡,通過(guò)主斷面和本體軌跡形成初步的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),在特需配合還需要作出相應(yīng)的避讓,如前后霧燈,大燈洗滌器,倒車(chē)?yán)走_(dá)邊界等。

4.3.2 吸能盒設(shè)計(jì)
吸能盒是縱梁和汽車(chē)防撞梁本體中間的連接體,也是縱梁的延伸。其截面應(yīng)從縱梁截面過(guò)度到汽車(chē)防撞梁截面,二端截面大小均不能超過(guò)縱梁,汽車(chē)防撞梁截面,當(dāng)然也不能過(guò)小,中間在適當(dāng)增加潰槽結(jié)構(gòu)。前汽車(chē)防撞梁吸能盒多為盒型結(jié)構(gòu),考慮工藝成型問(wèn)題,一般分成上板和下板焊接而成,后汽車(chē)防撞梁吸能盒比較簡(jiǎn)單通常與安裝板作為一體,有的車(chē)型甚至沒(méi)有吸能盒。

國(guó)內(nèi)車(chē)型開(kāi)發(fā)基本上都是在標(biāo)桿車(chē)逆向開(kāi)發(fā),所有性能指標(biāo)參考標(biāo)桿車(chē),開(kāi)發(fā)過(guò)程中所有性能指標(biāo)還不能夠分散到具體零部件中,因此,在汽車(chē)防撞梁總成的設(shè)計(jì)過(guò)程中,通常會(huì)做出幾種不同的結(jié)構(gòu)方案,通過(guò)CAE計(jì)算分析對(duì)比,各方案成本,重量對(duì)比,工藝性等綜合考慮來(lái)選定汽車(chē)防撞梁的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

關(guān)鍵配合和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì):

1. 與吸能泡沫的配合設(shè)計(jì):

在低速碰撞過(guò)程中,未來(lái)更好的保護(hù)車(chē)身和行人,通常保險(xiǎn)桿與汽車(chē)防撞梁之間設(shè)計(jì)有吸能泡沫塊,吸能塊與防撞梁配合很重要,配合不到位會(huì)影響保險(xiǎn)桿總成的安裝,吸能盒作用的發(fā)揮等。吸能塊一般安裝在保險(xiǎn)桿本體上,與防撞梁五安裝連接配合,設(shè)計(jì)時(shí),需要注意的是:
吸能塊位于防撞梁正前方,特殊情況下,其截面與防撞梁本體截面上下錯(cuò)位不能超過(guò)吸能盒快截面的三分之一。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)積累及市場(chǎng)上成熟車(chē)型數(shù)據(jù)分析,防撞梁設(shè)計(jì)時(shí),與保險(xiǎn)桿之間一般預(yù)留80mm間隙來(lái)設(shè)計(jì)吸能塊(車(chē)身后部碰撞沒(méi)有前部嚴(yán)重,一般預(yù)留間隙可稍小一些,有時(shí)允許設(shè)計(jì)到50~60mm),如下圖所示,由于防撞梁成形性影響,兩側(cè)與保險(xiǎn)桿預(yù)留間隙可以小一些,但是也不能小于35mm.

為了方便安裝,以及車(chē)身制造誤差帶來(lái)的裝配影響,吸能快于防撞梁配合要預(yù)留5mm以上的間隙,但間隙不能過(guò)大,會(huì)影響吸能塊作用的發(fā)揮,如下圖所示:

與縱梁配合設(shè)計(jì)

為了維修,更換方便,前后防撞梁總成基本上都是通過(guò)螺接的方式安裝在白車(chē)身總成上,前汽車(chē)防撞梁總成通常設(shè)計(jì)8~12個(gè)螺栓裝配,后防撞梁總成結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,重量輕,通常設(shè)計(jì)4~6個(gè)螺栓裝配。設(shè)計(jì)時(shí)考慮兩個(gè)裝配牢固性同時(shí),還需要考慮螺栓裝配可操作性,因此與縱梁配合設(shè)計(jì)有一定要求。

前防撞梁吸能盒通常為盒型,安裝點(diǎn)一般布置在吸能盒外圍四周,這樣安裝板設(shè)計(jì)比較大,與吸能盒焊合后相當(dāng)于吸能盒的法蘭邊,同樣縱梁的端面也需要設(shè)計(jì)安裝與之配合,同時(shí)需要校核安裝控件是否滿(mǎn)足要求。如圖,車(chē)身前部機(jī)艙內(nèi)線(xiàn)路,管路比較多,有些車(chē)型總布置限制所致,防撞梁總成和縱梁總成配合出統(tǒng)計(jì)有限,布置不下螺栓裝配,則只能改成焊接配合,也需要校核焊槍的操作控件是否滿(mǎn)足要求,如圖:

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